Bacillus thuringiensis Eigenschaften, Morphologie, Lebenszyklus

Bacillus Thuringiensis Es ist ein Bakterium, das zu einer großen Gruppe grampositiver Bakterien gehört, einige pathogene und andere völlig unschädlich. Es ist eines der am meisten untersuchten Bakterien, weil es nützlich in der Landwirtschaft war.

Diese Nützlichkeit liegt in der Tatsache, dass dieses Bakterium die Besonderheit hat, während seiner Sporulationsphase Kristalle zu erzeugen, die Proteine ​​enthalten, die sich als toxisch für bestimmte Insekten erweisen, die echte Schädlinge für Feldfrüchte darstellen.

Zu den herausragenden Merkmalen der Bacillus thuringiensis Seine hohe Spezifität, Sicherheit für Menschen, Pflanzen und Tiere, sowie seine minimale Rückständigkeit werden gefunden. Diese Eigenschaften erlaubten ihm, sich als eine der besten Optionen für die Behandlung und Bekämpfung von Schädlingen, die Pflanzen ernten, zu positionieren.

Der erfolgreiche Einsatz dieses Bakteriums wurde 1938 deutlich, als das erste mit Sporen hergestellte Pestizid entstand. Von da an war die Geschichte lang und durch sie hat die Bacillus thuringiensis als eine der besten Optionen, wenn es um die Bekämpfung von landwirtschaftlichen Schädlingen geht.

Index

• 1 Taxonomie
• 2 Morphologie
• 3 Allgemeine Eigenschaften
• 4 Lebenszyklus
  • 4.1 Das Toxin
• 5 Verwendet bei der Bekämpfung von Schädlingen
  • 5.1 Wirkmechanismus des Toxins
  • 5.2 Bacillus thuringiensis und Pestizide
  • 5.3 Bacillus thuringiensis und transgene Nahrungsmittel
• 6 Auswirkungen auf das Insekt
• 7 Referenzen

Taxonomie

Die taxonomische Klassifikation von Bacillus thuringiensis ist:

Domäne: Bakterien

Phylum: Firmicutes

Klasse: Bacilli

Bestellung: Bacillales

Familie: Bacillaceae

Geschlecht: Bacillus

Art: Bacillus thuringiensis

Morphologie

Sie sind Bakterien, die die Form von Stäben mit abgerundeten Enden haben. Sie zeigen ein Muster der Perimeterflagellation mit Flagellen, die über die gesamte Zelloberfläche verteilt sind.

Es hat Abmessungen von 3-5 Mikron Länge und 1-1.2 Mikron Breite. In ihren Versuchskulturen werden kreisförmige Kolonien mit einem Durchmesser von 3-8 mm mit regelmäßigen Kanten und einem "Milchglas" -Aussehen beobachtet.

Beim Betrachten des Elektronenmikroskops werden die typischen länglichen Zellen beobachtet, die in kurzen Ketten verbunden sind.

Diese Art von Bakterien produziert Sporen, die eine charakteristische ellipsoide Form haben und sich im zentralen Teil der Zelle befinden, ohne eine Verformung derselben zu verursachen.

Allgemeine Eigenschaften

Erstens, die Bacillus thuringiensis ist ein Gram-positives Bakterium, was bedeutet, dass es, wenn es dem Gram-Färbeprozess unterworfen wird, eine violette Färbung annimmt.

Ebenso ist es ein Bakterium, das sich durch seine Fähigkeit auszeichnet, verschiedene Umgebungen zu besiedeln. Es war möglich, es in allen Bodentypen zu isolieren. Es hat eine weite geographische Verteilung, die sogar in der Antarktis, einer der am meisten feindlichen Umgebungen auf dem Planeten, gefunden wurde.

Es hat einen aktiven Stoffwechsel, in der Lage, Kohlenhydrate wie Glucose, Fructose, Ribose, Maltose und Trehalose zu fermentieren. Es kann auch Stärke, Gelatine, Glycogen und N-Acetylglucosamin hydrolysieren.

In der gleichen Reihenfolge der Ideen, die Bacillus thuringiensis Es ist Katalase-positiv und in der Lage, Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff zu zersetzen.

Wenn es in Agar-Blut-Medium kultiviert wurde, wurde ein Muster von Beta-Hämolyse beobachtet, was bedeutet, dass dieses Bakterium in der Lage ist, Erythrozyten vollständig zu zerstören.

In Bezug auf seine Umweltanforderungen für das Wachstum erfordert es Temperaturbereiche im Bereich von 10 - 15 ° C bis 40 - 45 ° C. Auf die gleiche Weise liegt sein optimaler pH-Wert zwischen 5,7 und 7.

Die Bacillus thuringiensis Es ist eine strikte aerobe Bakterien. Obligatorisch muss in einer Umgebung mit ausreichender Sauerstoffverfügbarkeit sein.

Das unterscheidende Merkmal von Bacillus thuringiensis ist, dass während des Prozesses der Sporulation, Kristalle aus einem Protein, das als Delta-Toxin bekannt ist. Innerhalb dieser zwei Gruppen wurden identifiziert: der Schrei und der Cyt.

Dieses Toxin ist in der Lage, den Tod bestimmter Insekten zu verursachen, die wahre Schädlinge für verschiedene Arten von Pflanzen sind.

Lebenszyklus

B. thuringiensis Es stellt einen Lebenszyklus mit zwei Phasen dar: eine von ihnen ist durch vegetatives Wachstum gekennzeichnet, eine andere durch Sporulation. Die erste tritt unter günstigen Bedingungen für die Entwicklung, wie zum Beispiel nährstoffreiche Umgebungen, die zweite unter ungünstigen Bedingungen, mit einem Mangel an Lebensmittelsubstrat.

Insektenlarven, wie Schmetterlinge, Käfer oder Fliegen, können unter anderem Endosporen der Bakterien essen, indem sie sich an den Blättern, Früchten oder anderen Teilen der Pflanze ernähren. B. thuringiensis.

Im Verdauungstrakt des Insekts löst sich das kristallisierte Protein des Bakteriums aufgrund der alkalischen Eigenschaften des Insekts auf und aktiviert es. Das Protein bindet an einen Rezeptor in den Darmzellen des Insekts und bildet eine Pore, die das Elektrolytgleichgewicht beeinflusst und den Tod des Insekts verursacht.

Daher verwendet das Bakterium die Gewebe des toten Insekts für seine Ernährung, Vermehrung und Bildung neuer Sporen, die neue Wirte infizieren.

Das Gift

Die Toxine produziert von B. thuringiensis sie zeigen eine sehr spezifische Wirkung bei wirbellosen Tieren und sind bei Wirbeltieren unschädlich. Die parasporalen Einschlüsse vonB. thuringensis Sie haben unterschiedliche Proteine ​​mit unterschiedlicher und synergistischer Aktivität.

B. thuringiensis Es hat viele Virulenzfaktoren, die neben der Cry und Cyt Bt-Toxine enthalten, Exotoxine bestimmte Alpha und Beta, Chitinasen, Enterotoxine, Phospholipasen und Haemolysinen, die Effizienz als entomopathogenic verbessern.

Die giftigen Proteinkristalle von B. thuringiensisSie werden im Boden durch mikrobielle Einwirkung abgebaut und können durch Sonneneinstrahlung denaturiert werden.

Verwendet in der Schädlingsbekämpfung

Das entomopathogene Potenzial von Bacillus thuringiensis wird seit mehr als 50 Jahren im Pflanzenschutz stark genutzt.

Dank der Entwicklung der Biotechnologie und die Fortschritte in diesem, ist es möglich, die toxische Wirkung durch zwei Hauptrouten zu nutzen: Entwicklung von Pestiziden direkt auf den Kulturen und die Schaffung von transgenen Lebensmitteln verwendet.

Wirkmechanismus des Toxins

Um die Bedeutung dieses Bakteriums bei der Bekämpfung von Schädlingen zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, wie das Toxin im Organismus des Insekts angreift.

Sein Wirkungsmechanismus ist in vier Phasen unterteilt:

Solubilisierung und Verarbeitung von Cry-Protoxinen: Die von der Insektenlarve eingenommenen Kristalle lösen sich im Darm auf. Durch die Wirkung der vorhandenen Proteasen werden sie in aktive Toxine umgewandelt. Diese Toxine durchlaufen die sogenannte peritrophische Membran (Schutzmembran der Darmepithelzellen).

Union zu den Empfängern: Die Toxine binden an spezifische Stellen, die sich in den Mikrovilli der Darmzellen des Insekts befinden.

Insertion in die Membran und Bildung der Pore: Cry-Proteine ​​werden in die Membran eingebracht und verursachen durch die Bildung von Ionenkanälen eine totale Gewebezerstörung.

Zytolyse: Tod von Darmzellen. Dies geschieht durch verschiedene Mechanismen, wobei die bekannteste die osmotische Zytolyse und die Inaktivierung des Systems ist, das das pH-Gleichgewicht aufrechterhält.

Bacillus thuringiensis und die Pestizide

Nachdem die toxische Wirkung der von den Bakterien produzierten Proteine ​​nachgewiesen worden war, wurde ihre mögliche Verwendung bei der Bekämpfung von Schädlingen in Nutzpflanzen untersucht.

Es gibt viele Studien, die durchgeführt wurden, um die Pestizideigenschaften des von diesen Bakterien produzierten Toxins zu bestimmen. Aufgrund der positiven Ergebnisse dieser Untersuchungen Bacillus thuringiensis Es ist das biologische Insektizid geworden, das weltweit am meisten verwendet wird, um die Schädlinge zu bekämpfen, die die verschiedenen Pflanzen schädigen und negativ beeinflussen.

Bioinsektizide basierend auf Bacillus thuringiensis Sie haben sich im Laufe der Zeit entwickelt. Von der ersten, die nur Sporen und Kristalle enthielt, bis zu denen, die als dritte Generation bekannt sind, die rekombinante Bakterien enthalten, die das BT-Toxin erzeugen und Vorteile wie das Erreichen der Pflanzengewebe haben.

Die Bedeutung des durch die Bakterien produzierten Toxin ist, dass nicht nur wirksam gegen Insekten, sondern auch gegen andere Organismen wie Nematoden, Trematoden und Protozoen.

Es ist wichtig zu klären, dass dieses Toxin bei anderen Arten von Lebewesen wie Wirbeltieren, einer Gruppe, zu der der Mensch gehört, völlig unschädlich ist. Dies liegt daran, dass die inneren Bedingungen des Verdauungssystems nicht für seine Verbreitung und Wirkung geeignet sind.

Bacillus thuringiensis und transgene Nahrungsmittel

Dank der Technologie, vor allem die Entwicklung von rekombinanten DNA-Technologie Fortschritte, ist es gelungen, Pflanzen zu schaffen, die genetisch immun gegen die Wirkung von Insekten sind verwüsten Kulturpflanzen. Diese Pflanzen sind allgemein als transgene Nahrungsmittel oder genetisch veränderte Organismen bekannt.

Diese Technologie besteht darin, innerhalb des Genoms des Bakteriums die Sequenz von Genen zu identifizieren, die für die Expression von toxischen Proteinen kodieren. Anschließend werden diese Gene auf das Genom der zu behandelnden Pflanze übertragen.

Wenn die Pflanze wächst und sich entwickelt, beginnt sie das Toxin zu synthetisieren, das zuvor von der Pflanze produziert wurde Bacillus thuringiensisund dann gegen die Wirkung von Insekten immun ist.

Es gibt mehrere Anlagen, in denen diese Technologie angewendet wurde. Darunter sind Mais, Baumwolle, Kartoffeln und Sojabohnen. Diese Ernten sind bekannt als BT-Mais, BT-Baumwolle, etc.

Natürlich haben diese gentechnisch veränderten Lebensmittel in der Bevölkerung für Besorgnis gesorgt. In einem Bericht, der von der United States Environment Agency veröffentlicht wurde, wurde jedoch festgestellt, dass diese Lebensmittel auf dem neuesten Stand keinerlei Toxizität oder Schäden aufweisen, weder bei Menschen noch bei höheren Tieren.

Auswirkungen auf das Insekt

Die Kristalle von B. thuringiensis sie lösen sich im Darm des Insekts mit hohem pH auf und die Protoxine und andere Enzyme und Proteine ​​werden freigesetzt. So werden die Protoxine zu aktiven Toxinen, die sich an die spezialisierten Rezeptormoleküle der Darmzellen anlagern.

Das Gift von B. thuringiensis produziert bei der Insektenunterbindung, Lähmung des Darms, Erbrechen, Ungleichgewicht bei der Ausscheidung, osmotische Dekompensation, allgemeine Lähmung und schließlich Tod.

Aufgrund der Wirkung des Toxins treten im Darmgewebe schwerwiegende Schäden auf, die seine Funktion behindern und die Aufnahme der Nährstoffe beeinträchtigen.

Es wurde angenommen, dass der Tod des Insekts durch die Keimung von Sporen und die Vermehrung von vegetativen Zellen im Hämocoel des Insekts verursacht werden könnte.

Es wird jedoch angenommen, dass die Mortalität stärker von der Wirkung kommamenaler Bakterien abhängt, die den Darm des Insekts bewohnen und nach der Einwirkung des Toxins von B. thuringiensis sie wären in der Lage, eine Sepsis zu verursachen.

Das Gift B. thuringiensis Wirbeltiere sind davon nicht betroffen, da die Verdauung der Nahrung in den letzteren in sauren Medien erfolgt, wo das Toxin nicht aktiviert wird.

Hebt seine hohe Spezifität bei Insekten hervor, besonders bekannt für Lepidoptera. Es gilt als sicher für die meisten Entomofauna und hat keine schädliche Wirkung auf Pflanzen, dh es ist nicht phytotoxisch.

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